• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권10호
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• pp.1665-1674
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• 2019

Zika virus (ZIKV) is a mosquito-transmitted, emerging Flavivirus that causes Guillain-$Barr{\acute{e}}$ syndrome and microcephaly in adults and fetuses, respectively. Since ZIKV was first isolated in 1947, severe outbreaks have occurred at various places worldwide, including Yap Island in 2007, French Polynesia in 2013, and Brazil in 2015. Although incidences of ZIKV infection and dissemination have drastically increased, the mechanisms underlying the pathogenesis of ZIKV have not been sufficiently studied. In addition, despite extensive research, the exact roles of individual ZIKV genes in the viral evasion of the host innate immune responses remain elusive. Besides, it is still possible that more than one ZIKV-encoded protein may negatively affect type I interferon (IFN) induction. Hence, in this study, we aimed to determine the modulations of the IFN promoter activity, induced by the MDA5/RIG-I signaling pathway, by over-expressing individual ZIKV genes. Our results show that two nonstructural proteins, NS2A and NS4A, significantly down-regulated the promoter activity of IFN-${\beta}$ by inhibiting multiple signaling molecules involved in the activation of IFN-${\beta}$. Interestingly, while NS2A suppressed both full-length and constitutively active RIG-I, NS4A had inhibitory activity only on full-length RIG-I. In addition, while NS2A inhibited all forms of IRF3 (full-length, regulatory domain-deficient, and constitutively active), NS4A could not inhibit constitutively active IRF3-5D. Taken together, our results showed that NS2A and NS4A play major roles as antagonists of MDA5/RIG-I-mediated IFN-${\beta}$ induction and more importantly, these two viral proteins seem to inhibit induction of the type I IFN responses in differential mechanisms. We believe this study expands our understanding regarding the mechanisms via which ZIKV controls the innate immune responses in cells and may pave the way to development of ZIKV-specific therapeutics.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권4호
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• pp.383-389
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• 2021

비만은 숙주의 전신 염증 및 대사 기능 장애에 기여하는 장 상피 장벽 기능 저하와 관련이 있다. 한국의 전통 식품으로 식이섬유가 풍부한 콩 제품은 항염증 반응을 비롯한 다양한 생물학적 활성을 나타내어 왔으나 대장 건강에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 고지방 식이(HFD)를 섭취한 비만 모델에서 콩(CSB)에 대한 장 건강 증진 효과를 조사하였다. SD 쥐에게 동물 실험 기간 동안 HFD 또는 10.6% CSB가 함유된 HFD (HFD + CSB)를 제공하였다. CSB의 섭취는 HFD로 유발된 체중과 지방 축적 증가를 현저하게 감소시켰다. 또한, CSB의 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 감소된 밀착 결합 지표(ZO-1, Claudin-1 및 Occludin-1)의 mRNA 발현을 개선시켰다. 또한, 조직병리학적 평가에서도 CSB 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 증가된 염증 세포 침윤과 대장 상피 조직 붕괴를 개선하는 것으로 나타났다. Genus 수준에서 HFD 섭취에 의해 Lactobacillus, Duncaniella, Alloprevotella 등 미생물 종의 abundance 차이는 확인되었으나, CSB 섭취로 인한 영향은 명확하게 나타나지 않았다. NMDS 분석에서 HFD 섭취에 의해 유의적인 장내미생물 생태 이동을 보여주었지만 CSB 섭취는 차이가 없었다. HFD와 CSB 간 유의적으로 차이가 나타나는 genera를 조사하기 위해 LEfSe를 수행한 결과, CSB는 Anaerotignum, Enterococcus, Clostridium sensu stricto 및 Escherichia/Shigella 속의 풍부함을 증가시킨 반면 Longicatena 및 Ligilactobacillus의 풍부함을 감소시켰다. 이러한 결과는 CSB 섭취는 긴밀한 접합 성분을 개선하여 HFD로 악화된 대장 건강을 개선하는 반면 장내미생물생태에 긍정적인 효과를 미치는지에 대해서는 명확하지 않았다.

• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1277-1284
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• 2018

본 연구에서는 효모염색체내에 다양한 유전자 발현 cassette를 도입하기 위해 Cre/loxP system을 가진 repeated yeast integrative plasmid (R-YIp)를 구축하였다. R-YIp는 반복적으로 형질전환체를 선별할 수 있는 selective marker (CgTRP1)와 loxP 서열, 그리고 integration을 위한 목적서열을 함유하고 있어 같은 염색체의 동일한 위치에 여러 개의 유전자 발현 cassette를 도입하는 것이 가능하다. 따라서 xylan/xylose 대사에 관련된 endoxylanase (XYLP), ${\beta}$-xylosidase (XYLB), xylose reductase (GRE3) 그리고xylitol dehydrogenase (XYL2)의 효모염색체내에 도입을 시도하였다. 먼저 XYLP, XYLB, GRE3그리고 XYL2 유전자의 효율적인 발현을 위한 promoter를 선별하기 위해 pGMF-GENE과 pAMF-GENE plasmid를 구축하였고, 각 유전자들의 발현에 GAL10 promoter가 적합함을 확인하였다. 다음으로 GAL10p-GENE-GAL7t cassette를 가진 pRS-GENE plasmid (R-YIp)를 구축하여, 반복적 integration 과정과 selective marker의 제거를 통해 각각의 R-YIps를 효모 7번염색체에 순차적으로 도입하였다. R-YIp system을 통해 효모염색체내에 도입된 유전자들은 모두 안정적으로 발현되었고, 활성형의 재조합효소를 생산함을 확인할 수 있었다. 따라서 다수의 외래유전자를 효모염색체내 도입함에 있어 selective marker와 숙주세포 선택의 한계를 R-YIp system을 통해 어느 정도 극복할 수 있을 것이라 기대한다.

• 식품과학과 산업
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• 제52권3호
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• pp.261-271
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• 2019

NGS 기술이 발전함에 따라 우리 몸의 생리와 면역조절에 있어서 장내미생물의 중요성이 알려지면서부터 장내미생물군집의 구조를 직접 조절할 수 있는 프로바이오틱스의 중요성 역시 재조명 받고 있다. 인류는 프로바이오틱스를 오랫동안 발효식품 등을 통하여 섭취하였는데, 프로바이오틱스는 식품의 보존성 및 영양성을 높일 뿐 아니라 인체의 건강에 이로운 역할을 한다. 특히 프로바이오틱스의 섭취는 생체 내에서 Treg의 기능을 활성화하여 장내 환경을 개선시켜 유익한 장내미생물의 생육을 도우며, 염증반응, 알러지질환, 자가면역질환 등을 완화시키는 효과가 있다. 특히 프로바이오틱스는 장내 유익균인 Bifidobacterium, Faecalibacterium, Akkermansia 및 Bacteroides 속 미생물의 빈도를 증가시키고, 이들은 단쇄지방산 및 신체에 이로운 대사체 등을 생산한다. 지금까지 프로바이오틱스는 대부분 건강기능식품으로 사용되어 왔으나, 최근 들어 장내 유익균에 대한 기능성이 알려지면서 기존 프로바이오틱스를 포함한 장내 미생물을 이용한 NGPs 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 NGPs 개발에는 여전히 한계가 존재한다. 아직까지 장내 미생물의 분리, 동정은 일반 세균 배양에 비해 매우 까다롭고, 특별한 배양 기술이 필요하므로 현재까지 NGPs로 활용될 수 있는 장내 미생물은 매우 제한적이다. 또한 기존 프로바이오틱스와는 다르게 NGPs는 의약품처럼 전임상, 독성시험, 약물역학, 3단계의 임상시험을 거쳐야 한다. 하지만 기존 프로바이오틱스의 질병 개선 효과를 뛰어넘어 고형암, 대사질환 및 면역질환의 차세대 치료제로서의 활용 가능성이 매우 높기 때문에 앞으로 더 폭넓은 연구가 진행되어야 할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제31권6호
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• pp.595-602
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• 2021

사람의 장내 미생물은 숙주의 대사 조절에서 중요한 역할을 한다. 장내 미생물 균총의 불균형은 비만, 대사 증후군과 밀접하게 병리학적, 생리학적 상호작용을 한다. A. muciniphila는 최근 인간의 대변에서 분리되었으며, 장내 미생물의 약 1-4%를 차지하는 우점균이다. A. muciniphila 유래 외막(external membran) 단백질 Amuc_1100과 세포외 소포(EVs)의 이용은 비만치료를 위한 새로운 전략이 될 수 있다. A. muciniphila는 비만과 같은 대사 장애치료를 위한 차세대 probiotics로 고려되고 있다. F. prausnitzii는 next-generation probiotic로서 건강한 성인의 경우 장내미생물 균총의 약 5%를 차지하며 성인 장 건강의 지표이다. F. prausnitzii는 butyrate-producing bacterium로서 항염증 효과를 나타내며, 면역 질환과 당뇨병 치료를 위한 next-generation probiotics로 기대된다. Postbiotics는 probiotics에 의해 분비되는 세포 상층액에 포함된 대사산물의 복잡한 혼합물이다. 반면, parabiotics는 probiotics를 불활성화 시킨 미생물 세포이다. Paraprobiotics와 postbiotics는 probiotics에 비해 명확한 화학구조(clear chemical structures)와 안전한 투여 용량(safety dose parameters), 장기간의 유통 기간(longer shelf life) 등 많은 장점을 가지고 있어서 probiotics를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 장 생태계의 불균형을 정상적으로 복원하기 위해서 장내 공생 박테리아(commensal bacteria) 중 next-generation probiotics (NGPs)를 사용하는 것이 가장 자연스런 방법이다. 따라서 next-generation probiotics 를 대상으로 parabiotics와 postbiotics와 같은 새로운 식품이나 약품으로 개발하는 것이 필요하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.398-406
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• 2022

그람음성균의 외막은 수많은 생물물리학적 및 생화학적 과정이 작용하여 생존력을 유지하도록 설계되어 있는 세포환경의 가장 바깥 층이다. 세포공학의 발전으로 인해 박테리아의 막 환경을 변경하는 등 유전정보를 원하는 대로 조작할 수 있게 되었고 이는 박테리아를 특정 목적에 적용시킬 수 있게 하였다. 그중 기능성 분자를 박테리아 외막에 표지하는 세포 표면공학은 숙주세포가 특정 외부물질이나 자극에 반응하도록 유도하는 전략 중 하나이다. 기능성 펩타이드 또는 단백질을 세포 표면에 표지하기 위한 방법으로 막 고정 모티프를 융합한 후 세포 내에서 발현하는 방법이 일반적으로 사용되고 있지만 이는 박테리아 시스템에서 발현할 수 없는 외인성 단백질이나 크기가 큰 단백질에는 적용할 수 없다는 한계점이 있다. 박테리아 외막의 구성요소에 자연적으로 존재하는 반응성 그룹과 기능성 물질을 화학접합하는 방법도 있으나 필수 구성 요소의 비특이적 변형으로 인해 세포의 생장이 저해되는 경우가 많다. 본 연구에서는 비천연아미노산 또는 자가결합 도메인을 사용해 대장균의 세포 표면을 부위 특이적으로 형광 표지하는 두 가지의 접근법을 수행하였다. 첫 번째 접근법은 화학선택적 반응성을 지닌 비천연아미노산이 삽입된 펩타이드를 대장균 표면에 발현하여 위치 특이적으로 형광염료를 접합시키는 방법이다. 두 번째 접근법은 자가결합능력을 지닌 이종 이량체 코일-코일에서 유래된 α-나선 도메인을 대장균 외막에 발현하고 녹색 형광 단백질이 융합된 상보적인 α-나선 도메인을 막 표면에 특이적으로 고정하는 방법이다. 제시된 방법들은 위치와 시간이 제어된 방식으로 박테리아 외막에 새로운 기능을 부여하는 방법론으로서 유용하다.

• 생명과학회지
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• 제32권12호
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• pp.956-961
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• 2022

식물에서 재조합 단백질을 생산하는 것은 여러 가지 장점이 있다. 식물은 인간 병원체에 감염되지 않으며, 박테리아와 달리 내독소를 생산하지 않는다. 엽록체 형질전환은 핵 형질전환에 비해 안정적으로 많은 유전자를 발현시킬 수 있는 등 다양한 이점이 있다. 항균펩타이드(AMP)는 많은 동물들이 가지고 있는 선천면역의 일종으로, 소량이라도 항균력을 가지며, 기존 항생제와 다르게 쉽게 내성균이 생기지 않는다. 항균펩타이드인 moricin은 누에나방의 한 종류인 Bombyx mori에서 분리되었으며, C-말단은 염기성 아미노산이 모여 있고, N-말단은 α-helix 구조를 가지고 있다. Moricin을 생산할 때 SUMO와 6xHis tag를 융합하여 사용하였다. 발현된 moricin의 용해성과 안정성을 높이기 위해 SUMO를, 발현된 moricin을 정제하기 위하여 6xHis tag를 이용하였다. 본 연구에서 담배 엽록체와 대장균에서 항균펩타이드를 발현하기 위한 형질전환벡터를 제작하였다. 또한, 엽록체와 박테리아의 전사 및 번역의 유사성을 이용하여 대장균에서 단백질의 발현을 확인하였다. 발현된 moricin을 Ni 컬럼 및 SUMOase를 처리하여 정제하고 agar diffusion assay를 이용하여 항균 활성을 확인하였다.

• IMMUNE NETWORK
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• 제20권4호
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• pp.32.1-32.15
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• 2020

Influenza virus is the major cause of seasonal and pandemic flu. Currently, oseltamivir, a potent and selective inhibitor of neuraminidase of influenza A and B viruses, is the drug of choice for treating patients with influenza virus infection. However, recent emergence of oseltamivir-resistant influenza viruses has limited its efficacy. Morin hydrate (3,5,7,2',4'-pentahydroxyflavone) is a flavonoid isolated from Morus alba L. It has antioxidant, anti-inflammatory, neuroprotective, and anticancer effects partly by the inhibition of the NF-κB signaling pathway. However, its effects on influenza virus have not been studied. We evaluated the antiviral activity of morin hydrate against influenza A/Puerto Rico/8/1934 (A/PR/8; H1N1) and oseltamivir-resistant A/PR/8 influenza viruses in vitro. To determine its mode of action, we carried out time course experiments, and time of addition, hemolysis inhibition, and hemagglutination assays. The effects of the co-administration of morin hydrate and oseltamivir were assessed using the murine model of A/PR/8 infection. We found that morin hydrate reduced hemagglutination by A/PR/8 in vitro. It alleviated the symptoms of A/PR/8-infection, and reduced the levels of pro-inflammatory cytokines and chemokines, such as TNF-α and CCL2, in infected mice. Co-administration of morin hydrate and oseltamivir phosphate reduced the virus titers and attenuated pulmonary inflammation. Our results suggest that morin hydrate exhibits antiviral activity by inhibiting the entry of the virus.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제33권2호
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• pp.111-118
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• 2015

프로바이오틱스, 프리바이오틱스 및 신바이오틱스 등의 물질과 미생물을 조제분유에 강화하여 건강증진 기능성 유산균, 특히 비피더스균과 유산간균의 성장을 선택적으로 자극함으로써 장내균총에 유익한 효과를 나타내고자 하는 노력이 경주되고 있다. 지난 10년 동안, 모유 수유가 장내균총에 미치는 유용 효과를 도모하기 위해서 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 함유하는 새로운 신바이오틱 조제분유가 제안되었다. 새로운 신바이오틱스는 상승 효과로 인해서 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스를 개별적으로 사용하는 경우 보다 더 도움이 되는 것으로 기대된다. 한편, 조제분유 및 건조 제품의 제조에 사용되는 가공 기술 및 저장 조건 등이 프로바이오틱스의 생존에 악영향을 미치게 된다. 충분한 유산균수($10^8cfu/g$)로 장내 예정된 부위에 도달하여 숙주에 긍정적인 효과를 나타내기 위해서는 식품 제조공정 및 위장관 통과 시 프로바이오틱스의 생존성을 유지하는 것이 가장 중요한 요소이다. 일반적으로 안전하다고 인정되며, 높은 생물학적 가치를 가지고 있는 물질을 이용하여 적절하고 비용 효율적인 마이크로캡슐화 기술이 개발되면 조제분유의 품질 향상이 가능하게 된다. 프로바이오틱스는 복합적인 효과를 나타낸다. 하나는 살아 있는 생균체가 장내균총에 유익하게 영향을 미쳐 면역조절 효과를 보여주는 것이며, 다른 하나는 사균체가 항-염증 반응을 나타내는 것이다. 최근에, 사균체 또는 정제되지 않은 미생물 분획물이 건강에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 명확하게 정의할 새로운 용어에 대한 필요성이 대두되었다. 그 결과, 충분한 양을 경구 또는 국소적으로 투여했을 때 인간과 동물에게 이로운 작용을 하는 사균체(손상되지 않거나 또는 파손된)나 정제되지 않은 세포 추출물(즉, 복잡한 화학적 조성)을 정의하기 위해 paraprobiotics라는 용어가 제안되었다. 프로바이오틱 균주 또는 프리바이오틱스를 조제분유에 강화했을 때 조제분유 수유아의 분변 미생물균총이 조정된다. 즉, 비피더스균 및 유산간균과 같은 건강 유익한 세균을 증가 시킴으로써, 프리바이오틱스는 분변 미생물균총의 조성을 변경하고, 이에 따라서 면역계의 활성을 조절한다. 따라서, 품질 향상을 위한 조제분유의 개발은 토착 장내균총의 대사 활성과 증식을 선택적으로 자극하는 비피더스균 등의 특정 프로바이오틱스 및 이눌린과 올리고당 등의 프리바이오틱스를 사용하여, 모유의 건강 유용 효과와 유사하게 접근하는 것에 초점을 맞추고 있다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제45권1호
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• pp.36-44
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• 1998

연구배경: IFN-$\gamma$는 단핵식세포를 활성화시키며 여러 종류의 세포내 세균에 대한 숙주의 방어기전에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져있다. 그러나 사람에 있어서 IFN-$\gamma$의 항 결핵 효과와 작용기전에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 결핵의 발병기전에서 IFN-$\gamma$의 역할을 알아보기 위해 폐포대식세포의 결핵균 탐식과 TNF-$\alpha$ 생산에 IFN-$\gamma$가 미치는 영향을 알아보았다. 방 법: 활동성 폐질환이 없는 8명의 사람에게서 얻은 기관지 폐포세척액에서 폐포대식세포를 표면흡착법으로 분리하여 결핵균과 같이 배양하면서 ($1{\times}10^6$ cells/ml, $3{\times}10^7$ bacteria/ml) 배양액에 IFN-$\gamma$(300U/ml), LPS(0.5ug/ml), 자가혈청(10%)을 첨가하여 2시간 배양 후 항산성 염색(modified Kynion method)을 하여 결핵균을 탐식한 폐포대식세포를 관찰하였다. 그리고 폐포대식세포배양액에 IFN-$\gamma$(300U/ml), MTB($1{\times}106bacteria/ml$) and LPS(0.5ug/ml)를 각각 첨가하여 24시간 배양 후 상층액에서 TNF-$\alpha$의 농도를 ELISA method로 측정하였다. 그리고 IFN-$\gamma$(300U/ml), LPS(0.5ug/ml)로 24시간 자극한 폐포대식세포의 결핵균 탐식율도 관찰하였다. 결 과: IFN-$\gamma$는 폐포대식세포의 결핵균 탐식율을 증가시키지 않았으며(percentage of PAM-phagocytosed MTB: control: $22.1{\pm}4.9$, IFN-$\gamma$: $20.3{\pm}5.3$), 폐포대식세포를 24시간 자극하였을 때 폐포대식세포의 TNF-$\alpha$의 생산을 증가시키지 않았다 (control: $21{\pm}38pg/ml$, IFN-$\gamma$: $87{\pm}106pg/ml$). 그리고 IFN-$\gamma$로 24 시간 전처치한 폐포대식세포의 결핵균 탐식율 또한 증가하지 않았다(control: $24.5{\pm}9.5$, IFN-$\gamma$: $23.4{\pm}10.1$). 결 론: IFN-$\gamma$는 폐포대식세포의 결핵균 탐식과 TNF-$\alpha$ 생산에 영향을 미치지 않는다.